A cura:

Luisa Sabato*, Sergio Longhitano**, Antonietta Cilumbriello*, Dario Gioia*, Luigi Spalluto*

*Dipartimento di Geologia e Geofisica, Università degli Studi di Bari “Aldo Moro”, email: luisa.sabato@uniba.it
**Dipartimento di Scienze Geologiche, Università degli Studi della Basilicata, Potenza, email: sergio.longhitano@unibas.it

Dott. Claudio Kalb *** (Modellizzazione degli scenari idrodinamici)

(***)Dipartimento di Scienze Chimiche e Geologiche – Università degli Studi di Cagliari; Sede di Via Trentino, 51 – 09127 Cagliari – Italy – Email:ckalb@unica.it

Dati sedimentologici composizionali

I dati composizionali acquisiti riguardano tutti i campioni prelevati dal settore emerso (subambienti di: battigia, avanspiaggia interna, retrospiaggia) e da quello sommerso della spiaggia. Durante le analisi sono state distinte le seguenti componenti: quarzo, feldspati s.l., litici polimineralici, litici carbonatici e bioclasti, minerali accessori. I dati raccolti hanno evidenziato che gran parte dei sedimenti appartenenti al settore sommerso e a quello emerso della spiaggia sia di provenienza extrabacinale, e sono costituiti da abbondanti frammenti litici con percentuali che, a seconda dei diversi sub-ambienti, possono variare complessivamente da circa il 60% ad oltre il 90% dell’intero volume del sedimento. La frazione litica è stata inoltre suddivisa in due classi: i litici polimineralici ed i litici monomineralici a composizione carbonatica. In particolare, i litici polimineralici sono risultati costituiti da frammenti di rocce magmatiche, metamorfiche e sedimentarie a composizione silicoclastica. Invece, la frazione litica monomineralica a composizione carbonatica è risultata costituita da frammenti di calciruditi e calcareniti bioclastiche (fra cui abbondanti encriniti), da frammenti di calcari pelmicritici e da frammenti di calcite. La frazione a composizione carbonatica comprende anche una esigua percentuale di bioclasti (in genere inferiore all’1%), rappresentati unicamente da frammenti di molluschi. Per una più pratica interpretazione dei dati e per analogia composizionale i valori dei litici carbonatici e dei bioclasti sono stati associati in una unica classe che comprende tutti i granuli a composizione carbonatica.

Nel complesso, l’intera frazione litica, sia polimineralica che monomineralica, ben rappresenta le principali litologie che affiorano nell’area del bacino idrografico del Fiume Sinni; si tratta di rocce cristalline e sedimentarie la cui età varia dal Mesozoico fino al Quaternario.

Dopo i litici, il quarzo è certamente la frazione più abbondante nei sedimenti di spiaggia ed è facilmente riconoscibile per il suo aspetto vitreo. In particolare, il quarzo è presente in concentrazioni mediamente comprese tra il 22,15 % (battigia) ed il 36,6% (spiaggia sommersa).

L’osservazione delle sezioni sottili, inoltre, ha evidenziato che la frazione quarzosa è costituita prevalentemente da quarzo monocristallino e subordinatamente da quarzo policristallino con contorni suturati. In entrambi i casi, i granuli di quarzo sono generalmente privi di inclusioni e mostrano prevalentemente estinzione ondulata.

Nei sedimenti di spiaggia analizzati i feldspati s.l. sono presenti in percentuali molto esigue, mediamente comprese tra l’ 1% ed il 2,5 % dell’intero volume del sedimento. Nel loro complesso, i feldspati sono stati riconosciuti per la forma raramente idiomorfa, per la presenza di piani di geminazione e per il colore biancastro. L’osservazione delle sezioni sottili ha inoltre evidenziato che i feldspati sono costituiti prevalentemente da plagioclasio e microclino. Altri minerali sono presenti in percentuali accessorie e non costituiscono mai più dello 0,35% del sedimento.

Modellizzazione degli scenari di mareggiata

La modellizzazione dei fenomeni morfodinamici nel tratto costiero prospiciente l’area SIC di Bosco Pantano è stata effettuata attraverso il software DELFT3D, sviluppato dai Work Laboratories della Delft Hydraulics (Olanda). In particolare, la simulazione ha sfruttato il modulo SWAN (Simulating WAves Nearshore) per lo studio del moto ondoso e il modulo FLOW per l’analisi dell’idrodinamismo e del trasporto dei sedimenti. Sulla base dei dati di ingresso relativi al moto ondoso, il modulo FLOW simula i fenomeni morfodinamici costieri sfruttando le equazioni di Navier-Stokes per un fluido incompressibile e le assunzioni di Boussinnesq per le acque basse.

La simulazione degli eventi meteomarini di alta energia nell’area SIC di “Bosco Pantano di Policoro e Costa Ionica Foce Sinni” è stata preceduta dalla precisa definizione delle condizioni al contorno del modello, sulla base delle caratteristiche morfologiche e sedimentarie del fondale e dei dati sul clima d’onda acquisiti nel corso di questo studio. É importante inoltre ricordare che le caratteristiche tessiturali dei sedimenti del tratto costiero considerato sono state incorporate nel modello dalle informazioni dedotte dall’elaborazione dei dati granulometrici.

L’area in cui viene eseguita la simulazione del moto ondoso e dell’idrodinamica è rappresentata da una serie di griglie georeferenziate contenenti le informazioni batimetriche e le caratteristiche tessiturali del fondale. In particolare, nel presente studio sono state predisposte tre griglie: (i) una prima griglia (LARGE) estesa ad un tratto del litorale ionico più ampio rispetto alla sola area di studio SIC e compreso tra la foce del Torrente Cavone e quella del Fiume Sinni (fig. 2.1.1), esteso verso mare fino alla profondità di –800 m (fig. 4.6.1A). La profondità limite della griglia è stata  scelta in base alle caratteristiche del moto ondoso più ricorrente ed in base alla lunghezza d’onda massima registrata nel litorale ionico. (ii) Una seconda griglia intermedia (MID; fig. 4.6.1B) che rappresenta un dettaglio della precedente, maggiormente focalizzato sull’area di studio e che definisce un settore all’interno del quale il modello simula eventuali fenomeni di riflessione e rifrazione; i dati relativi alla linea di costa e alla batimetria di queste due griglie sono quelli derivanti dal rilievo Regione Basilicata/AgroBios (2005). (iii) Una terza griglia di dettaglio (FINE; fig. 4.6.1.11A) rappresentata dal tratto costiero prospiciente l’area SIC, utilizzata dal modello FLOW come base per la simulazione dei fenomeni morfo-dinamici innescati dagli eventi meteomarini. I dati relativi alla linea di costa e alla batimetria di questa griglia sono quelli rilevati in maniera diretta durante la campagna morfo-batimetrica di luglio 2010.

Il passo successivo è stato quello di costruire i modelli d’onda specifici mediante l’applicazione del modulo SWAN del DELFT3D. Il modello d’onda è stato generato a partire dai dati anemometrici triorari acquisiti nella stazione di Terra Montonata nel periodo compreso tra gennaio 2001 e dicembre 2008. Il modello procede per fasi di calcolo predefinite ed interattive fino al completo svolgimento del processo costiero in esame. Una volta impostate le condizioni al contorno e definiti gli intervalli di tempo oggetto dell’indagine, il modello d’onda ed il modello idrodinamico definiscono le caratteristiche del flusso e le azioni innescate sui sedimenti per tutta la durata della simulazione.

Applicazione del modello

La modellizzazione effettuata attraverso l’applicazione del software DELFT3D è stata applicata utilizzando gli eventi meteomarini più ricorrenti e di maggiore energia risultati dall’analisi del clima d’onda effettuata nel settore in studio.

Pertanto, i modelli elaborati sono stati calcolati su quattro direzioni di venti dominanti:

• – Vento di tramontana (direzione N0°E);
• – Vento di levante (direzione N90°E);
• – Vento di scirocco (direzione N135°E);
• – Vento di mezzogiorno (direzione N180°E).

I modelli idrodinamici sono stati ottenuti sulla base di questi quattro differenti scenari, i quali riprodurrebbero le condizioni relative alla (i) direzione dei fronti d’onda, (ii) alla ricostruzione della velocità dei flussi idrodinamici che verrebbero generati da tali scenari, ed (iii) alla distribuzione delle aree sottocosta soggette ad escavazione e/o accumulo durante ciascun evento.

 Evento di tramontana

In caso di forte mareggiata generata da un vento di tramontana (proveniente da Nord), i modelli relativi alla direzione dei principali fronti d’onda generati (Fig. 4.6.1.1.1A) mostrano una prevalente direzione di approccio del moto ondoso verso Sud-Ovest (N220°E) la quale, in concomitanza con l’isobata dei –6 m, tenderebbe a ruotare verso N240°E fino alla zona di battigia, dove i fronti d’onda si orientano obliquamente rispetto alla linea di costa. Tale simulazione, effettuata per una durata dell’evento di 24 h, non ha mostrato nel tempo variazioni significative nella direzione dei fronti d’onda.

Per quanto riguarda i flussi idrodinamici (Fig. 4.6.1.1.1B), la simulazione dello stesso evento mostra valori di velocità dei flussi poco significativi nel settore più distale (0,05 m/sec), i quali incrementano (0,25-0,35 m/sec) soprattutto nel settore meridionale per effetto della presenza del fronte deltizio sommerso del Fiume Sinni, per profondità comprese tra –2 e –4 m. Le direzioni dei flussi mostrano una concentrazione verso lo stesso settore di foce, raggiungendo le velocità massime (>0,1 m/sec). (Fig. 4.6.1.1.1C). L’effetto di una tale mareggiata sui sedimenti presenti nel settore sommerso della spiaggia (Fig. 4.6.1.1.1D), indicherebbe che i settori di maggiore escavazione coincidono con quelli del tratto più settentrionale, che corrisponderebbero a limitate zone di accumulo nel settore meridionale (Foce Sinni).

Evento di Levante

In caso di mareggiata generata da un vento di Levante (proveniente da Est), i modelli relativi alla direzione dei principali fronti d’onda generati (fig. 4.6.1.2.1A) mostrano una prevalente direzione di approccio del moto ondoso verso Ovest (N265°E) la quale, in concomitanza con l’isobata dei –6 m, tenderebbe a ruotare verso N270°E fino alla zona di battigia, dove i fronti d’onda si orientano perpendicolarmente rispetto alla linea di costa.

Tale simulazione, effettuata per una durata dell’evento di 24 h, non ha mostrato nel tempo variazioni significative nella direzione dei fronti d’onda. Per quanto riguarda i flussi idrodinamici (fig. 4.6.1.2.1B), la simulazione dello stesso evento mostra valori di velocità dei flussi poco significativi nel settore più distale (0,05 m/sec), i quali incrementano (0,25-0,35 m/sec) non appena i fronti d’onda interagiscono con le forme di fondo (barre), ad una profondità compresa tra –2 e –4 m, mantenendo una direzione costante (fig. 4.6.1.2.1C). L’effetto di una tale mareggiata sui sedimenti presenti nel settore sommerso della spiaggia (fig. 4.6.1.2.1D), indicherebbe l’alternanza di settori in erosione (fino a –0,08 m) e settori in accumulo (+0,06 m) i quali si estendono in direzione parallela alla linea di costa e comunque coincidenti con il sistema di barre rilevato.

Evento di Scirocco

Durante una mareggiata prodotta da un vento di scirocco (proveniente da Sud-Est), i principali fronti d’onda che insisterebbero sul tratto di costa in studio (fig. 4.6.1.3.1A) si orienterebbero verso Nord-Ovest (N310°E), mantenendo una direzione pressoché costante anche nei settori più prospicienti la battigia per tutta la durata dell’evento (24 h).

Alla fine della mareggiata, i flussi idrodinamici (Fig. 4.6.1.3.1B) mostrano la presenza di un diffuso idrodinamismo attribuibile ad un drift litoraneo diretto verso Nord-Est, orientato parallelamente rispetto alla linea di costa, come probabile risultato di una corrente generata dal prospiciente tratto costiero più meridionale (velocità ~0,2 m/sec). Ovviamente, i valori di velocità massime (<0,35 m/sec) dei flussi idrodinamici, anche in questo caso, si concentrerebbero nella zona di battigia. Le direzioni dei flussi, genererebbero correnti dirette verso Nord-Est (Fig. 4.6.1.3.1C). L’effetto di una tale mareggiata sui sedimenti presenti nel settore sommerso della spiaggia (Fig. 4.6.1.3.1D), indicherebbe l’alternanza di settori in erosione (fino a –0,08 m) e settori in accumulo (+0,06 m) paralleli alla linea di costa.

Evento di Mezzogiorno

La simulazione di un evento di forte mareggiata proveniente da mezzogiorno ha mostrato degli scenari di evoluzione molto simili a quelli ricostruiti per i venti di scirocco, dato che le direzioni sono comunque pressoché coincidenti. Ciò nonostante, i principali fronti d’onda generati (Fig. 4.6.1.4.1A) mostrano una prevalente direzione di approccio del moto ondoso verso Nord-Nord- Ovest (N353°E) la quale, in concomitanza con l’isobata dei –6 m, tenderebbe a ruotare verso N338°E fino alla zona di battigia, dove i fronti d’onda si orientano obliquamente rispetto alla linea di costa.

Tale simulazione, effettuata per una durata dell’evento di 24 h, produrrebbe flussi idrodinamici (Fig. 4.6.1.4.1B) concentrati lungo costa (con direzione settentrionale) favoriti proprio dall’orientazione della linea del litorale. In particolare, anche in questo casi, si rivela l’esistenza di un flusso energetico proveniente da sud, come risultato di un trasporto lungo costa (drift) generato nel settore litorale più meridionale, con velocità massime fino a 0,35 m/sec. Tale scenario sarebbe supportato anche dalla modellizzazione dei vettori delle velocità (Fig. 4.6.1.4.1C). L’effetto di una mareggiata proveniente da Sud, determinerebbe la dominanza di fenomeni di accumulo di sedimento proveniente da meridione in coincidenza dei sistemi di barre sommerse, e localizzati fenomeni di escavazione nel settore più settentrionale (Fig. 4.6.1.4.1D).

RISULTATI

Dati composizionali dei sedimenti

I sedimenti che costituiscono il sistema litorale analizzato sono caratterizzati dalle seguenti componenti: quarzo, feldspati s.l., litici polimineralici, litici carbonatici e bioclasti, minerali accessori. I dati raccolti hanno evidenziato che in tutti i sub-ambienti di spiaggia gran parte del sedimento è di provenienza extrabacinale, ed è costituito da una notevole varietà composizionale che rispecchia la diversa natura delle formazioni geologiche che affiorano nel bacino imbrifero del Fiume Sinni.

I dati testimoniano che: i) il sub-ambiente di battigia e quello di avanspiaggia interna sono costituiti in prevalenza da frammenti litici polimineralici; ii) il sub-ambiente di retrospiaggia è costituito da sabbie a prevalente composizione carbonatica a causa dell’elevata quantità di frammenti litici carbonatici; iii) il settore della spiaggia sommersa è costituito da una elevata percentuale di quarzo.

Inoltre, l’analisi dei dati composizionali svolta sull’intero sistema di spiaggia ha evidenziato un progressivo arricchimento di bioclasti procedendo dalla spiaggia emersa verso quella sommersa.

Tale dato rappresenta l’unica testimonianza di una, pur se limitata, produzione intrabacinale di sedimento carbonatico.

Analisi sedimentologica, morfologica e morfobatimetrica

I profili ed i rilievi topografico-batimetrici effettuati durante le tre campagne (mesi di luglio, ottobre e dicembre 2010) hanno consentito di delineare un modello di spiaggia completo sia del profilo della stagione estiva che di quella invernale. Mettendo infatti a confronto i profili topografici delle tre acquisizioni risulta evidente da luglio a dicembre una diminuzione della superficie della spiaggia emersa ed un aumento dell’altezza della berma di tempesta, come del resto osservato durante i sopralluoghi effettuati sul campo nel periodo invernale.

La comparazione delle acquisizioni multi-temporali relative ai profili batimetrici mette in evidenza come la transizione da regimi energetici moderati (stagione estiva) verso periodi caratterizzati da un più elevato idrodinamismo (stagione invernale) non abbia prodotto vistose modificazioni morfologiche e batimetriche nei settori più profondi del sistema di spiaggia, e precisamente dalla profondità di –6 m fino al limite dell’area rilevata (–13 m circa). Al contrario, si assiste ad una marcata variazione delle forme di fondo in coincidenza del settore più prospiciente la linea di riva (compreso tra 0 e –6 m), ove il sistema composito di barre sommerse, mostra evidenti variazioni sia di forma che di dimensione. Evidentemente, il susseguirsi di mareggiate anche di elevata intensità, concomitanti con il transito di volumi di sedimenti scaricati dalla limitrofa foce del Fiume Sinni e trasportati lungo costa verso Nord, hanno determinato la continua evoluzione di questo complesso sistema di barre, le cui forme e proporzioni rispondono fedelmente all’energia del moto ondoso dominante ed alla sua direzione, secondo una dinamica soggetta a continue variazioni. In definitiva, appare chiaro come il litorale in esame sia stato caratterizzato da: (i) un moderato arretramento nell’ambito di una generalizzata stazionarietà, nel settore più settentrionale (profili n° 1-25); (ii) un marcato arretramento nel settore meridionale, a cavallo del sistema di foce del Fiume Sinni (profili n° 26-36). Tale tendenza può essere attribuita alle discontinuità che separano il sistema di barre presente sotto costa, le quali causerebbero una marcata erosione dello stesso tratto costiero in coincidenza delle soluzioni di continuità di tali barriere naturali, ed una maggiore stabilità del litorale in prossimità di quei sistemi meglio sviluppati e dotati di maggiore continuità.

Modellizzazione idrodinamica

 Allo scopo di realizzare i modelli di previsione sull’incidenza del moto ondoso dominante e sul conseguente assetto idrodinamico, attraverso l’utilizzo del software Delft3D, sono stati identificati gli eventi meteomarini più frequenti e di maggiore energia (venti di tramontana, levante, scirocco, mezzogiorno). Gli effetti di mareggiate generate da tali venti hanno pertanto indicato altrettanti possibili scenari, sulla base dei quali sono stati ottenuti i dati relativi alla velocità dei flussi idrodinamici, alle loro direzioni prevalenti ed alle zone soggette ad accumulo e/o ad escavazione.

Più in particolare, è stato dimostrato come gli effetti degli eventi meteomarini modellizzati sui sedimenti presenti nel settore della spiaggia sommersa soggetta ad una mareggiata generata da un vento di levante o di scirocco provocherebbero l’alternanza di settori in erosione (fino a –0,08 m) e settori in accumulo (+0,06 m), i quali si estendono in direzione parallela alla linea di costa e comunque coincidenti con il sistema di barre rilevato. Gli effetti di una mareggiata dovuta ad un vento di tramontana provocherebbero una maggiore escavazione nel tratto sommerso più settentrionale, e limitate zone di accumulo nel settore meridionale, corrispondente alla foce del Fiume Sinni. Infine, gli effetti di una mareggiata proveniente da Sud, determinerebbero la dominanza di fenomeni di accumulo di sedimento proveniente da meridione in coincidenza dei sistemi di barre sommerse, e localizzati fenomeni di escavazione nel settore più settentrionale.

Sulla base delle osservazioni effettuate durante il monitoraggio multi-temporale, gli scenari generati dai venti provenienti dai quadranti meridionali (Sud e Sud-Est) appaiono quelli più realistici e di maggiore influenza sul litorale in studio.